</a>控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：纜道、纜道電機(jī)、測(cè)流鉛魚(yú)、PLC控制系統(tǒng)以及測(cè)流視頻系統(tǒng)等。測(cè)流房牽引機(jī)構(gòu)和測(cè)流鉛魚(yú)如圖1所示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3.測(cè)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1信號(hào)的獲取
1）、行程脈沖信號(hào)
　　主要是用來(lái)檢測(cè)測(cè)流鉛魚(yú)的水平和垂直運(yùn)行距離，通過(guò)此距離來(lái)計(jì)算河面寬度和水深，方法是在牽引鉛魚(yú)的鋼絲繩纜道電機(jī)傳動(dòng)軸上安裝水平和垂直旋轉(zhuǎn)編碼器，通過(guò)計(jì)數(shù)編碼器脈沖達(dá)到測(cè)量距離的目的。
2）、水面水底信號(hào)和流速信號(hào)
　　水面水底信號(hào)和流速信號(hào)的測(cè)量有一定的技巧。此信號(hào)通過(guò)測(cè)流鉛魚(yú)獲取，鉛魚(yú)底部安裝觸底托板，鉛魚(yú)從空中觸及水面和河底后都會(huì)發(fā)出脈沖信號(hào)。鉛魚(yú)頭部安裝測(cè)速儀，鉛魚(yú)到達(dá)水中后，測(cè)速儀轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出脈沖信號(hào)。而測(cè)流鉛魚(yú)是隨鋼絲繩纜道一起運(yùn)動(dòng)的，為了獲得信號(hào)而又不拖信號(hào)電纜，采用了如下方法：在鉛魚(yú)垂直鋼絲繩纜道上捆綁兩節(jié)干電池，正極信號(hào)接至鋼絲繩纜道，串接點(diǎn)接至鉛魚(yú)，通過(guò)鉛魚(yú)脈沖開(kāi)關(guān)進(jìn)入水中。PLC連接此信號(hào)時(shí)，一根從水中引出，一根從電機(jī)底座（鋼絲繩纜道連接電機(jī)底座）引出，兩根信號(hào)正反接可分別獲得流速和水面水底信號(hào)。由于兩個(gè)信號(hào)來(lái)自于一根信號(hào)線，只是通過(guò)正負(fù)來(lái)區(qū)分，為了能接入PLC，通過(guò)光耦進(jìn)行了信號(hào)轉(zhuǎn)換和隔離，光耦輸出端接到PLC的COM端和信號(hào)端，如圖3所示。


  3）、水面深度和流速的測(cè)量
　　在鉛魚(yú)下降過(guò)程中，當(dāng)PLC收到第一個(gè)水面/水底信號(hào)時(shí)，負(fù)責(zé)計(jì)深度脈沖（即垂直電機(jī)產(chǎn)生的脈沖）的計(jì)數(shù)器啟動(dòng)，當(dāng)PLC收到第二個(gè)水面/水底信號(hào)時(shí)，該計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，所得脈沖數(shù)傳送到上位機(jī)處理轉(zhuǎn)換成實(shí)際的深度值。
　　在測(cè)量時(shí)，在測(cè)點(diǎn)處先進(jìn)行深度測(cè)量，測(cè)量后的深度值會(huì)在上位機(jī)上顯示，若深度小于1.5m，在鉛魚(yú)上升時(shí)，操作人員可在約深度值60%處停下鉛魚(yú)進(jìn)行流速測(cè)量，若深度大于1.5m，在鉛魚(yú)上升時(shí)，操作人員可在約深度值20%和80%處停下鉛魚(yú)進(jìn)行流速測(cè)量。
　　流速的信號(hào)來(lái)源在鉛魚(yú)尾部的一個(gè)螺旋槳上，該螺旋槳每旋轉(zhuǎn)20圈，發(fā)送一個(gè)脈沖給PLC，因此在測(cè)點(diǎn)鉛魚(yú)停下時(shí)，PLC中的測(cè)速計(jì)數(shù)器開(kāi)始啟動(dòng)計(jì)數(shù)，同時(shí)定時(shí)器也啟動(dòng)，當(dāng)測(cè)速完成時(shí)，即100S后，測(cè)速計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，若該點(diǎn)為一點(diǎn)測(cè)速，則所得脈沖數(shù)即為該點(diǎn)脈沖數(shù)，若該點(diǎn)為兩點(diǎn)測(cè)量，則兩次測(cè)的脈沖數(shù)的算術(shù)平均為該點(diǎn)的脈沖數(shù)。若這是一個(gè)合格的測(cè)速過(guò)程，所得脈沖數(shù)存儲(chǔ)到PLC，若這是一個(gè)不合格的測(cè)速過(guò)程，即測(cè)速時(shí)間少與100S，或當(dāng)需兩點(diǎn)測(cè)量時(shí)，只測(cè)了一點(diǎn)，則計(jì)數(shù)器脈沖數(shù)不存儲(chǔ)到PLC。PLC中存儲(chǔ)的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)際的流速值送往上位機(jī)處理和顯示

3.2 PLC控制設(shè)計(jì)
　　本系統(tǒng)由一臺(tái)SIEMENS S7-200PLC（CPU型號(hào)為226/AC/DC/繼電器）和兩臺(tái)SANKEN變頻器組成。根據(jù)PLC的輸出信號(hào)，由變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制；PLC的輸出指令由上位機(jī)給定。測(cè)得的數(shù)據(jù)（水深和流速）分別傳送到上位機(jī)。上位機(jī)將得到的數(shù)據(jù)處理得到流量值PLC的輸入輸出信號(hào)。

　　輸入信號(hào)共18個(gè),具體分配如下：
I0.0 水平位移信號(hào)（水平電機(jī)脈沖）；I0.1 測(cè)到水面/水底/流速信號(hào)
I0.2 垂直位移信號(hào)(垂直電機(jī)脈沖)；I0.5 西攝象頭被盜信號(hào)
I0.6 東攝象頭被盜信號(hào)；I0.7 中間攝象頭被盜信號(hào)
I1. 0 鉛魚(yú)被盜信號(hào)；I1.5 前進(jìn)按扭；I1.6 下降按扭；I1.7 上升按扭
I2.0 后退按扭；I2.1 水平停止按扭；
I2.2 垂直停止按扭；I2.3 現(xiàn)場(chǎng)/上位機(jī)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)
I2.4 總停按扭；I2.5 水平控制變頻器故障信號(hào)；I2.6垂直變頻器故障信號(hào)

　　輸出信號(hào)共14個(gè)，分成3組。
　　第一組：Q0.0到Q0.3，這4個(gè)輸出點(diǎn)連接4個(gè)24V直流繼電器(C1到C4)，,繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接變頻器，實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，同時(shí)繼電器的觸點(diǎn)還連接到控制臺(tái)上的電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)指示燈（即前進(jìn)，后退，上升，下降）；
　　第二組：Q0.4到Q0.7，其中Q0.4和Q0.5連接兩個(gè)指示燈，分別為現(xiàn)場(chǎng)/上位轉(zhuǎn)換和總停，Q0.6和Q0.7連接兩個(gè)220V交流繼電器(C5和C6)，這兩個(gè)繼電器的觸點(diǎn)連接報(bào)警指示燈(帶蜂鳴器)；
　　第三組：Q1.1到Q1.6,為無(wú)源觸點(diǎn)，直接連接到變頻器，對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制。

　　輸出信號(hào)具體分配如下：
Q0.0 前進(jìn)；Q0.1 后退；Q0.2 上升；Q0.3 下降
Q0.4 現(xiàn)場(chǎng)/上位機(jī)指示燈；Q0.5 總停指示燈
Q0.6 外部報(bào)警信號(hào)指示燈；Q0.7 變頻器報(bào)警信號(hào)指示燈
Q1.1 變頻器水平高速；Q1.2 變頻器水平中速
Q1.3 變頻器水平低速；Q1.4 變頻器垂直高速
Q1.5 變頻器垂直中速；Q1.6 變頻器垂直低速

4、上位機(jī)
　　上位機(jī)以Simatic WinCC為SCADA軟件，和S7200通訊，實(shí)現(xiàn)測(cè)流自動(dòng)控制。上位機(jī)同時(shí)裝有視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件，以便實(shí)施監(jiān)視測(cè)流設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

5、結(jié)束語(yǔ)
　　系統(tǒng)投入運(yùn)行后，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。不但實(shí)現(xiàn)了在控制室自動(dòng)測(cè)流，提高了測(cè)流的準(zhǔn)確性，而且大大節(jié)約了勞動(dòng)力，減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。運(yùn)行三年多來(lái)效果顯著，是引黃閘的理想的測(cè)流控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：
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[2] SIEMENS STEP7 MicroWin32 編程手冊(cè)
[3] SIEMENS WINCC 組態(tài)手冊(cè)（1-6）